异戊醇低压热解的同步辐射真空紫外光电离质谱研究

作为新兴生物燃料,大分子醇类燃料在低压下的火灾安全基础迫切需要得到深入研究。热解过程作为火灾过程的初始阶段直接控制着火过程,火灾中碳烟颗粒的产生也依赖于热解反应,因此可燃物的低压热解研究在其低压火灾基础研究中具有重要意义。利用同步辐射真空紫外光电离质谱方法研究了异戊醇在0.2atm下的流动反应器热解,探测到了20余种热解产物,包括烯丙基自由基和C_4H_8O、C_5H_8、C_6H_6等同分异构体,并测量了其摩尔分数。基于实验结果,对燃料分解路径和主要产物的生成及消耗路径进行了探讨。与本组之前正戊醇热解实验的对比表明,由于存在支链结构,异戊醇在热解中比正戊醇更容易产生戊烯、丁烯和丙烯,但更少地产生乙烯。此外,异戊醇在热解中能够生成更多的丙炔和丙二烯等环状化合物前驱体,令其苯和1,3-环戊二烯的生成量更高,表明异戊醇比正戊醇更易于生成多环芳烃和碳烟。     

“木质素优先”策略下生物质还原催化分离技术研究进展

木质纤维素生物质是地球上最丰富的可再生碳资源，有潜力替代石油来生产清洁燃料和化工产品。当前木质素组分的高效利用很困难，木质素高值化是实现生物质全组分利用的关键。为实现生物质全组分的高值化利用，本文研究了基于“木质素优先”策略的分离机制，综述了木质纤维素还原催化分离的研究进展，探索了木质素脱除率、单酚产率和选择性及碳水化合物保留率等的影响因素，分析了生物质原料、溶剂、酸碱添加剂、催化剂和反应器对“木质素优先”策略的影响规律，提出了新型催化剂和反应器的设计思路，展望了木质素还原催化分离的研究方向。分析表明：单酚产率按照硬木→草本作物→软木顺序依次递减，醇水两相体系有利于木质素和半纤维素的提取与溶解以及纤维素结构的保留，酸的加入不仅提高木质素脱除率和单体收率还能促进半纤维素的水解，半/全流动反应器有效避免后续催化剂和碳水化合物的分离。     

磷酸铵镁碱促(Mg(OH)_2)热解产物氨氮去除性能

磷酸铵镁热解循环技术可以有效降低磷酸铵镁结晶技术的药剂费用。同时,在磷酸铵镁热解过程中添加Mg(OH)2碱促媒介,能阻止磷酸氢镁向焦磷酸镁的转化,并降低热解产物氨氮去除过程中上清液磷酸盐的残留。在Mg(OH)2∶NH+4摩尔比为1∶1,热解温度为110℃条件下,热解产物沉氨效率接近84%,上清液磷酸盐残留量为0.02 mg/L。     

受限空间内惰性气体对CH4爆炸抑制特性研究

N2和CO2是常用的惰性抑爆气体,为研究两种气体的抑爆特性,采用20L球形爆炸试验装置,分析了不同浓度配比条件下N2/CH4/空气以及CO2/CH4/空气混合气体的爆炸压力,同时采集爆炸后的气体样品,对比分析爆炸后残留气体的主要成分。结果显示:随CH4浓度从5%增加至12.5%时,完全抑制CH4爆炸需要的惰性气体最小量先增大后降低,CH4浓度在6.5%~7.5%之间时,抑爆需要的惰性气体的量最大;在同一CH4浓度条件下,抑爆需要N2的量大于CO2,并且CH4浓度在5%~6.5%时,抑爆需要两种惰性气体的量值差别最大;当CH4浓度一定时,随着加入惰性气体量的增大,爆炸最大超压逐渐降低,惰性气体浓度和爆炸超压之间基本呈线性关系;在同样条件下,相对于N2,CO2为抑爆气体时,爆炸后腔体内残留的CH4浓度较高。研究成果为惰性气体抑爆技术提供技术支撑,同时为揭示惰性气体抑爆机理有一定作用。     

Effects of rhamnolipids on the bioavailability of 17α-ethinylestradiol in sediment

采用HPLC-ESI-MS分析了铜绿假单胞杆菌诱变株MIG-N146的发酵液粗提物,发现其中含有15种鼠李糖脂同系物,临界胶束浓度（CMC）为0.125mmol.L-1,最小平均表面张力为29.2mN.m-1,表面活性良好.同时,通过摇瓶实验,考察了不同浓度鼠李糖脂（RL）对底泥中17α-炔雌醇（EE2）生物降解性的影响.结果表明,随着鼠李糖脂浓度的增加,EE2的生物降解速率常数k值逐渐增大,可生物降解性增强.在浓度低于2.0mmol.L-1的鼠李糖脂作用下,EE2的生物降解效率仅稍有提高;而浓度高于6.0mmol.L-1后,水/底泥混合体系中EE2的生物降解速率提高至1.346d-1以上,是无鼠李糖脂时的2.9倍以上.当鼠李糖脂浓度达到10.0mmol.L-1时,2d内混合体系中EE2的降解率可达到90%.HPLC-PDA检测显示,鼠李糖脂易被微生物降解,不会在环境中长期残留;EE2降解过程中检测出2种中间产物,鼠李糖脂会影响EE2代谢中间产物的相对含量,但不会改变EE2的代谢途径.     

污水污泥裂解目标产物及残焦促进植物生长的研究

研究了污水污泥的低温裂解特性,考察了裂解终温和干燥到一定程度后污泥含水率对裂解产物分布及产物性质的影响,并分析了裂解产物中最合适的目标产物形式.经过分析比较,最终确定以污泥裂解残焦为目标产物并通过与普通土壤混拌进行了栽种大蒜和测试大蒜重金属浓度水平的实验,并考察残焦中重金属向植物迁移的情况.结果表明,干燥到一定程度的污水污泥在550℃下裂解时残焦的产率在40%以上,其中灰分含量在60%～65%之间,富含氮、 磷、 钾.该残焦中重金属含量符合有关土地使用规定,能明显促进大蒜植株的生长,实验组平均株高比普通组高出3～4　cm;但是快速生长的大蒜植株中重金属浓度略有增加.研究表明残焦是合适的污水污泥裂解目标产物,具有土地使用的前景,能够用于促进非食用目的的植物的生长.     

O3/H2O2降解水中扑灭通效能研究

利用拟一级降解速率常数表征O3/H2O2对扑灭通(Prometon)的氧化效能,探讨了n(H2O2)/n(O3)、pH值、水质和碳酸氢根离子对去除的影响,对有机氧化产物进行了气相和液相质谱分析,以离子色谱法测定了反应过程中产生的NO3-,在此基础上对扑灭通降解途径进行了研究.结果表明,扑灭通初始浓度2 mg.L-1,反应温度25℃,O3投量13 mg.L-1时,最佳反应条件为n(H2O2)/n(O3)=0.7,体系pH为7～8;扑灭通在自来水中的去除效果好于纯水;HCO3-浓度>50 mg.L-1时,对扑灭通的氧化有明显的抑制作用.液质和气质的分析结果表明扑灭通并未开环,氧化过程中扑灭通三嗪环支链上的2个异丙基首先被氧化脱去,离子色谱检测到的NO3-是三嗪环支链胺基氧化的产物.     

高效木薯渣分解复合菌群RXS的构建及其发酵特性研究

从富含腐烂纤维质的环境中取样,通过以木薯渣及滤纸为碳源的蛋白胨纤维素培养基不断地富集培养,构建了一组高效稳定的纤维质分解复合菌群.考察了该复合菌群对不同纤维质底物的分解性能及其在木薯渣水解过程中主要参数的变化.研究发现该复合菌群对滤纸、脱脂棉、微晶纤维素、麦秸秆和木薯渣等原料均能够进行有效的降解.在该复合菌群应用于木薯渣的水解过程中,监测发现纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等关键酶的酶活力分别在第2～3 d达到最大值34.4、90.5和15.8U;经过10 d的发酵后,木薯渣中的纤维素、半纤维素及木质素分别降解了79.8%、85.9%和19.4%,且木薯渣的失重高达61.5%;此外,代谢产物主要是乙酸、丁酸、己酸和甘油;而溶解性COD、总糖和总挥发酸的变化表明第2 d时木薯渣的水解率最高.上述结果表明,该复合菌群能够有效地水解木薯燃料酒精生产过程中的废弃物木薯渣,并有望用于木薯渣高效沼气发酵的前处理中.     

杂质对废塑料裂解产物及污染物排放的影响

从垃圾中分选出的废塑料混有大量杂质,杂质对现有废塑料裂解工艺有直接的影响.针对这一问题,对混有厨余、纸、织物和渣土等杂质的废塑料裂解产物和污染物排放进行了研究.同时检测和分析了厨余、纸、织物和沙土等常见杂质所含N、Cl、S元素向裂解油、裂解气中的迁移规律.研究表明,厨余的混入将对裂解油的产物产生严重不利影响,如热值降低至27 MJ/kg,油品的含水率高达25%以及多环芳烃含量大大提高,因而应在分选过程中除去.厨余、织物和纸张等杂质的混入导致裂解气体中污染物浓度的显著上升.渣土的混入对气体产物有有利影响,对油品无明显不利影响.     

对氯酚经Fenton体系预降解后的生物流化床处理

采用Fenton-生物流化床联用工艺处理对氯酚(4-CP)模拟废水,考察了不同Fenton处理程度时4-CP的降解产物和出水的可生化性,从而确定合适的Fenton体系预处理程度.同时,采用快速排泥法进行活性炭的挂膜以实现流化床的启动,并考察了流化床连续运行阶段停留时间(RT)、pH对降解效果的影响及反应器的抗冲击能力.最后研究了4-CP在Fenton-生物流化床联用工艺中的降解过程.结果表明,当4-CP初始浓度在1～2mmol·L-1时,通过Fenton体系可使83%左右的苯环破裂,转化成小分子有机酸;利用微生物作用可使剩余的苯环类物质和大部分的有机酸被降解,出水CODCr100mg·L-1.Fenton-生物流化床工艺具有高效处理难降解废水的优点,是一项具有应用前景的废水处理技术.